Question

銅是人類最早使用的金屬，被廣泛應(yīng)用于電氣、輕工、機(jī)械制造和國防工業(yè)等．已知Cu₂O與H₂SO₄能發(fā)生反應(yīng)：Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O．
（1）為確定某溫度下Cu（OH）₂固體的分解產(chǎn)物．稱取9.8gCu（OH）₂樣品，將該樣品在坩堝中加熱完全分解，冷卻至室溫后，測(cè)得剩余固體質(zhì)量為7.6g，該固體的成分為

 

，若將所得固體溶于足量稀硫酸，所得固體質(zhì)量為

 

g．
（2）科學(xué)研究發(fā)現(xiàn)Cu₂O可作為太陽光分解水的催化劑．
Ⅰ通過以下四種方法來制備Cu₂O．
a．火法還原：用炭粉在高溫條件下還原CuO；
b．用CH₃CHO還原新制電解的Cu（OH）₂；
c．電解法：2Cu+H₂O 

電解  .

 Cu₂O+H₂↑；
d．最新實(shí)驗(yàn)研究用肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂可制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂．
①該制法的化學(xué)方程式為

 

．
②肼性質(zhì)與氨氣相似，易溶于水，可發(fā)生如下兩步電離過程：
N₂H₄+H₂O?N₂H₅⁺+OH^-    I
N₂H₅⁺+H₂O?N₂H₆²⁺+OH^-   II
常溫下，某濃度N₂H₆C1₂溶液的pH為4，則該溶液中由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）為

 

．
已知在相同條件下過程I的進(jìn)行程度大于N₂H₅⁺的水解程度．常溫下，若0.2mol/L N₂H₄溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，則溶液中N₂H₅⁺、Cl^-、OH^-、H⁺離子濃度由大到小的順序?yàn)?!--BA-->

 

．
Ⅱ用制得的Cu₂O進(jìn)行催化分解水的實(shí)驗(yàn)．
用以上四種方法制得的Cu₂O在相同條件下分別對(duì)水進(jìn)行催化分解，產(chǎn)生氫氣的體積V（H₂）隨時(shí)間t變化如圖所示，則下列說法正確的是

 

．
A．c、d方法制得的Cu₂O催化效率相對(duì)較高
B．d方法制得的Cu₂O作催化劑時(shí)，水的平衡轉(zhuǎn)化率最高
C．催化效果與Cu₂O顆粒的粗細(xì)、表面活性等有關(guān)
D．分解等物質(zhì)的量的水時(shí)，d方法制得的Cu₂O作催化劑所需吸收的能量最低．

Answer 1

分析：（1）根據(jù)樣品的物質(zhì)的量，灼燒后銅的質(zhì)量不變，計(jì)算出7.6g固體中銅和氧原子物質(zhì)的量比值；產(chǎn)生氧化亞銅的同時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氧氣，根據(jù)氧元素質(zhì)量守恒，計(jì)算出氧化亞銅的物質(zhì)的量，最后計(jì)算出固體銅的質(zhì)量；
（2）Ⅰ、①根據(jù)信息：肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂可制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂，利用化合價(jià)升降相等配平；
②N₂H₆C1₂類比銨鹽，離子水解促進(jìn)了水的電離，溶液中的氫離子就是水電離的； N₂H₄的電離大于N₂H₅⁺離子的水解；
Ⅱ、根據(jù)圖示分析，催化效率是a＜b＜c＜d；
催化劑不影響化學(xué)平衡；不影響能量變化．

解答：解：（1）9.8gCu（OH）₂樣品中氫氧化銅物質(zhì)的量是0.1mol，灼燒若是生成了氧化銅，質(zhì)量應(yīng)該是：0.1mol×80g/mol=8g＞7.6g，故生成產(chǎn)物含有Cu₂O；
生成Cu₂O同時(shí)生成了氧氣，氧氣的質(zhì)量是：8g-7.6g=0.4g，n（O₂）=0.0125mol；根據(jù)關(guān)系式2Cu₂O～O₂，n（Cu₂O）=0.0125mol×2=0.025mol，再根據(jù)反應(yīng)
Cu₂O+H₂SO₄=Cu+CuSO₄+H₂O
1           1
n（Cu）=n（Cu₂O）=0.025mol，銅的質(zhì)量是：0.025mol×64g/mol=1.6g；
故答案為：CuO和Cu₂O； 1.6；
（2）Ⅰ．①肼（N₂H₄）還原新制Cu（OH）₂可制備納米級(jí)Cu₂O，同時(shí)放出N₂，根據(jù)化合價(jià)變化，肼中N的化合價(jià)是-2價(jià)，變成氮?dú)�，化合價(jià)升高2（2-0）=4；銅化合價(jià)變化是1價(jià)，氫氧化銅計(jì)量數(shù)是4，肼的是1，觀察法配平其它物質(zhì)，反應(yīng)化學(xué)方程式是：N₂H₄+4Cu（OH）₂=2Cu₂O+N₂+6H₂O；
故答案為：N₂H₄+4Cu（OH）₂=2Cu₂O+N₂+6H₂O；
②N₂H₆C1₂溶液的pH為4，N₂H₆²⁺離子結(jié)合了水電離的氫氧根離子，促進(jìn)了水的電離，溶液中氫離子來自水的電離，故該溶液中由水電離產(chǎn)生的c（H⁺）=10^-PH=1×10^-4mol/L；
0.2mol/L N₂H₄溶液與0.1mol/L HCl溶液等體積混合，變成了等物質(zhì)的量的N₂H₅Cl和N₂H₄的混合液，由于N₂H₄的電離大于N₂H₅⁺離子的水解，故溶液中c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-），溶液顯示堿性；
故答案為：1×10^-4mol/L；c（N₂H₅⁺）＞c（Cl^-）＞c（OH^-）＞c（H⁺）；
Ⅱ．A、根據(jù)圖示可知，c、d單位時(shí)間產(chǎn)生氫氣速率速率快，cd方法制得的Cu₂O催化效率相對(duì)較高，故A正確；
B、轉(zhuǎn)化率都是相等的，催化劑不影響轉(zhuǎn)化率，故B錯(cuò)誤；
C、催化效果與Cu₂O顆粒的粗細(xì)、表面活性等有關(guān)，故C正確；
D、分解等物質(zhì)的量的水時(shí)，需吸收的能量相等，故D錯(cuò)誤；
故選AC．

點(diǎn)評(píng)：本題考查了銅金屬及其重要化合物的性質(zhì)應(yīng)用，涉及的知識(shí)點(diǎn)較多，充分考查了學(xué)生的分析、理解信息能力及計(jì)算能力，本題難度稍大．